Impulso

O impulso é uma grandeza física que, quando aplicada num corpo, é capaz de modificar a sua quantidade de movimento (momento linear). Ele pode ser calculado por meio do produto da força média pelo intervalo de tempo, ou pela variação da quantidade de movimento.

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Resumo sobre impulso

• O impulso exercido sobre um corpo é igual à variação da quantidade de movimento (momento linear) sobre ele.
• A quantidade de movimento (momento linear) é uma grandeza física vetorial, assim como o impulso.
• A unidade de medida do impulso é o Newton-segundo.
• Podemos calcular o impulso de uma força variável ou força constante com base na área do gráfico.
• A relação de impulso e força média é usada para diminuir os danos ocasionados pelas colisões.

Videoaula sobre impulso

O que é impulso?

O impulso é uma grandeza física vetorial que pode ser definida como o produto da força média aplicada sobre um corpo em um intervalo de tempo. Quando o impulso é constante, essa força média é inversamente proporcional ao tempo, de modo que, para diminuir o impacto das colisões, aumentamos o intervalo de tempo da colisão.

Por ser uma grandeza vetorial, ela precisa ser caracterizada em termos da sua orientação e intensidade, em que:

• Direção: mesma do movimento do corpo.
• Sentido: mesmo do movimento do corpo.
• Intensidade: produto da força média pelo tempo.

De acordo com o Sistema Internacional de Unidades (S.I.), a unidade de medida do impuso é o Newton-segundo, representado por N ∙ s.

Teorema do impulso e momento linear

O impulso e o momento linear estão intimamente relacionados, de modo que, ao aplicarmos um impulso em dado corpo, é possível modificar o seu momento linear. Essa relação é dada pelo teorema do impulso e momento linear, dado pela fórmula:

I = ∆p

• I  é o impulso, medido em Newton-segundo [N ∙ s].
• ∆p  é a variação da quantidade de movimento ou momento linear, medida em quilograma-metro por segundo [kg ∙ m/s].

A quantidade de movimento é calculada pela fórmula:

p = m ∙ v

• p  é a quantidade de movimento ou momento linear, medida em quilograma-metro por segundo [kg ∙ m/s].
• m  é a massa, medida em quilogramas [kg].
• v  é a velocidade, medida em metros por segundo [m/s].

Qual a fórmula do impulso?

I = F ∙ ∆t

• I  é o módulo do impulso, medido em Newton-segundo [N ∙ s].
• F  é o módulo da força média, medido em Newton [N].
• ∆t  é a variação de tempo, medida em segundos [s].

Gráfico de impulso

O impulso ocasionado por uma força constante ao longo do tempo é calculado com base na área sob a curva. Por exemplo, no gráfico abaixo temos a figura de um retângulo, então o impulso será igual à área do retângulo.

Gráfico para o cálculo do impulso de uma força variável

O impulso ocasionado por uma força que varia ao longo do tempo é calculado com base na área sob a curva. Por exemplo, no gráfico abaixo temos a figura de um trapézio, então o impulso será igual à área do trapézio.

Impulso e quantidade de movimento

O impulso e a quantidade de movimento estão intimamente relacionados, já que quantidade de movimento é outro nome dado ao momento linear. Dessa forma, quando aplicarmos um impulso em dado corpo, modificamos a sua quantidade de movimento.

Impulso no cotidiano

O impulso pode ser empregado em diversas situações do cotidiano para minimizar a força média aplicada sobre um corpo em colisão. Pensando nisso, selecionamos abaixo algumas delas:

• airbags;
• amortecedores de carros;
• luvas de boxe;
• para-choques;
• chinelos de EVA;
• chutes em esportes.

Leia também: Afinal, o que é força?

Exercícios sobre impulso

1) (Unipac) Um automóvel cuja massa é de 900 kg desenvolve velocidade de 108 Km/h (30 m/s), quando o motorista pisa bruscamente no freio e, com desaceleração constante, consegue parar após 5,0 segundos. Pode-se afirmar que a variação da quantidade de movimento do automóvel foi:

a) 5,4 ∙ 10³ N ∙ s

b) 2,7 ∙ 10⁴ N ∙ s

c) 9,7 ∙ 10⁴ N ∙ s

d) zero

Resolução:

Alternativa B

Calcularemos a variação da quantidade de movimento do automóvel por meio do teorema do impulso:

$I = \Delta p$

$F \cdot \Delta t = \Delta p$

$m \cdot a \cdot \Delta t = \Delta p$

$m \cdot \frac{ \Delta v}{\Delta t} \cdot \Delta t = \Delta p$

$m \cdot \Delta v = \Delta p$

$900 \cdot (0 - 30)= \Delta p$

$900 \cdot (-30)= \Delta p$

$-27 \ 000 = \Delta p$

$2,7 \cdot 10^4 = \Delta p$

Em módulo:

$2,7 \cdot 10^4 \, \text{N} \cdot \text{s} = \Delta p$

2) (PUC-SP) O gráfico representa a força resultante sobre um carrinho de supermercado de massa total 40 kg, inicialmente em repouso.

A intensidade da força constante que produz o mesmo impulso que a força representada no gráfico durante o intervalo de tempo de 0 a 25s é, em newtons, igual a:

a) 2

b) 12

c) 15

d) 20

e) 21

Resolução

Alternativa E

Primeiramente, calcularemos o impulso por meio da área do trapézio:

$I = \frac{(B + b) \cdot h}{2}$

$I = \frac{(25 + 10) \cdot 30}{2}$

$I=525 N \cdot s$

Depois, calcularemos a intensidade da força constante que produz o mesmo impulso por meio da fórmula do impulso:

$I = F \cdot \Delta t$

$525=F \cdot 25$

$F= \frac {525}{25}$

$F=21 N$

Fontes

NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Curso de física básica: Mecânica (vol. 1). 5 ed. São Paulo: Editora Blucher, 2015.

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da Física: Mecânica. 8. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2009.